由于粮食的确不足，外围的楚军逐渐溃败，有的甚至难忍饥饿地向汉军投降。 汉军主力和各诸侯部队全部到达垓下。韩信亲率齐军三十万为先头部队，刘邦也率主力部队紧随其后，周勃和柴将军则追随在刘邦之后。一行浩浩荡荡地直奔垓下。项羽亲率主力部队十万兵马，出城准备给汉军迎头痛击。

这场会战，汉军阵营由韩信亲任总指挥。

这也是两位当代军事奇才，首度也是最后一次的面对面决战。项羽仍展现他野兽般的猛勇，亲率骑兵队在前面冲刺。韩信则仍以智略见称，他的战场都是经过精密设计的。刚接触不久，韩信便下令撤退，他不愿军士在楚军的死战下损伤太多。项羽仍采猛烈攻势，以打击汉军士气。但孔熙和陈贺军队却由两侧绝断楚军退路，让楚军陷入前后夹击中。

项羽不断溃败，目睹自己的战士不断伤亡，虞姬与项羽安慰伤兵，项羽仍然鼓励自己的士兵，可内心里已经厌倦了战争。韩信分左右二路兵马，不停攻击项羽。

项羽命虞子期带虞姬和一队人马向东北走，虞姬就交给你了。虞姬不走。虞姬说没有大王，自己活着又如何。哪怕离开一小会儿我都会牵挂你，何况是诀别。虞姬誓死不离。项羽将虞姬击昏，虞子期也不离开项羽。在项羽的劝说下，虞子期带着乌骓马和晕倒的妹妹冲出重围。项羽则出军将汉军的主力引走。虞姬醒来不见项羽，骑上乌骓飞驰回楚营。

虞子期与虞姬冒死回到项羽的军帐。虞子期替项羽举王旗出战做诱饵，为自己的兄弟和妹妹。